DK150679B - Apparat til fjernelse af materialebelaegninger i det indre af en beholder - Google Patents

Description

150679

Den foreliggende opfindelse angår et apparat til fjernelse af materialebelægninger i det indre af en beholder og i øvrigt af den i den indledende del af krav 1 angivne art.

I forbindelse med forskellige væskebeholdere optræder der ofte uønskede belægninger på indvendige flader. Et eksempel herpå er kalkbelægninger i varmevekslerbeholdere. Et andet eksempel er kalkbelægninger i forskellige sanitære installationer, især wc-kummer, hvor jernforbindelser i belægningen tillige giver anledning til en uæstetisk farvning af belægningen.

Sådanne belægninger har været fjernet ved løsbankning eller ved opløsning af belægningen ved hjælp af syre, hvilket er særdeles tidskrævende og besværlige operationer, der samtidigt kan resultere i be- 2 150679 skadigelser af selve beholdervæggen eller andre komponenter i beholderens indre.

Der er således et stort behov for et apparat, hvormed sådanne belægninger kan fjernes effektivt og hurtigt på en for selve beholderen skånsom måde.

Der har været gjort forsøg på at udvikle såkaldte soniske eller ultrasoniske renseapparater, hvormed energi afgives til en væske i en beholder, som skal renses, ved hjælp af en svingende væg, der neddykkes eller indføres i væsken, således at der frembringes kavita-tioner i væsken, og disse kavitationer kan frembringe en effektiv rensning af indvendige beholderflader. Sådanne kendte apparater har imidlertid ikke vundet nogen særlig udbredelse på grund af en lav virkningsgrad og især på grund af, at energi- eller effektudsendelsen er retningsbestemt, således at det er nødvendigt eksempelvis at rotere eller på anden måde omorientere apparatet under dets funktion for at opnå en effektiv rengøring af alle indvendige beholderflader. Den lave eller utilfredsstillende virkningsgrad for kendte apparater skyldes enten kraftige kavitationer, som optræder umiddelbart ved skillefladen mellem den svingende apparatvæg og den omgivende væske, eller at overførslen af mekaniske svingninger til apparatvæggen er ineffektiv.

På ovenstående baggrund er det den foreliggende opfindelses formål at tilvejebringe et apparat af den indledningsvis angivne type, som ikke er behæftet med ovennævnte ulemper ved kendte apparater. Til opnåelse af dette formål er apparatet ifølge opfindelsen ejendommeligt ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne.

Ved det specielle arrangement af de stanglignende vibratorelementer i apparatet ifølge opfindelsen opnås en særdeles effektiv overførsel af mekaniske svingninger mellem elementerne og husvæggen. Ved en passende indstilling og anbringelse af de stanglignende vibratorelementer i afhængighed af husets form kan den pr. arealenhed af husets udvendige overflade udsendte effekt endvidere gøres forholdsvis ensartet, hvorfor apparatet ifølge opfindelsen kan fungere med en maksimal eller optimal effektudsendelse ved betragtelige dele af huset uden at bevirke, at der indtræder kavitationer af betydninger, end ikke lokalt, ved skillefladen mellem væsken og huset, og dermed forøges apparatets virkningsgrad yderligere.

Huset i apparatet ifølge opfindelsen kan have forskellige former i afhængighed af den beholder, som skal renses. I en foretrukket udførelsesform er huset imidlertid en cylinderskal med i det mindste den ene ende forseglet og indrettet til neddypning. I denne udførelsesform 3 150679 er de stanglignende vibratorelementer eller transducerenheder arrangeret i det væsentlige diametralt i huset og forsat en vis vinkel i forhold til hinanden.

Forsøg udført med denne foretrukne udførelsesform har vist, at effektudsendelsen i væsken var næsten ikke retningsbestemt i planer vinkelret på husets akse og langs næsten hele husets aksiale udstrækning. Følgelig var det ikke nødvendigt at rotere eller på anden måde bevæge apparatet i forhold til den under rensning værende beholderflade, og dog viste forsøgene, at endog en kraftigt belagt wc-kumme kunne renses fuldstændigt i løbet af få minutter.

En anden udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen har et neddykkeligt hus, som er en kugleskal, hvori de stanglignende vibratorelementer er arrangeret forløbende gennem skallens centralpunkt. Denne udførelsesform er særlig velegnet til brug i forskellige beholdertyper af forskellig form og indretning.

Ifølge opfindelsen kan de stanglignende vibratorelementer indeholde flere vibratorenheder, som virker langs samme svingningsakse, hvorved muligheden for frembringelse og udsendelse af en ønsket effekt forbedres.

I apparatet ifølge opfindelsen kan de stanglignende vibratorelementer endvidere være suppleret med andre vibratorelementer forbundet med husets indervæg. Derved kan specielle områder af huset, såsom den neddykkede endevæg i den ovenfor omtalte foretrukne udførelsesform, udstyres med sådanne yderligere elementer, hvorved muligheden for opnåelse af en ønsket ensartet effektudsendelse forbedres. Endelig kan de respektive ender af vibratorelementerne i apparatet ifølge opfindelsen hensigtsmæssigt være forbundet med husets endevæg gennem separate og mellemliggende tilpasnings- eller overgangsstykker liggende stift fastgjort mellem det tilhørende vibratorelement og indervæggen.

Den foreliggende opfindelse skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor figur 1 er en skematisk afbildning af et aksialt snit gennem en foretrukket udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen, figur 2 et snit taget langs linien II-II i figur 1, figur 3 en skematisk afbildning af en alternativ anbringelse af vibratorelementerne i apparatet ifølge opfindelsen, figur 4 en skematisk afbildning visende yderligere vibratorelement er til supplering af de stanglignende elementer i apparatet ifølge opfindelsen, og figur 5 viser stærkt forenklet, skematisk og overdrevet et muligt 150679 4

En . hovedkomponent i apparatet eller værktøjet ifølge opfindelsen er et hus eller en indkapsling, i hvis indre der er monteret vibratorelementer.

Indkapslingen kan have flere forskellige former, men former med i hovedsagen cirkulære tværsnit foretrækkes dog, da der herved kan opnås en forholdsvis ensartet energiudsendelse, f.eks. i alle retninger i planer vinkelret på en lodret akse under værktøjets brug.

En lignende virkningkan dog også opnås med andre udformninger af indkapslingen, såsom forskellige polygonale tværsnit. Det kan endvidere være hensigtsmæssigt at formgive indkapslingen i afhængighed af formen af de væskebeholdere, som skal renses, især hvis disse har en speciel form.

Indkapslingen er indrettet til hel eller delvis neddypning i en væske, og til dette formål kan indkapslingen udstyres med håndtag eller et skaft efter behov. Endelig må indkapslingen indeholde en ledningsindføring, der, især ved indkapslinger>som er indrettet til fuldstændig neddypning, må kunne gøres væsketæt» Ledningsindføringen kan være kombineret med et skaft eller håndtag på indkapslingen.

I en foretrukket udførelsesform har indkapslingen form som en cyUnderskål, hvis endeflader kan være plane eller hvælvede. I en anden udførelsesform har indkapslingen form som en kugleskal, der kan være sammensat af to væsketæt sammenføjede halvdele.

Som vibratorelementer kan der benyttes så at sige enhver konstruktion, der dels kan indbygges i indkapslingens indre og dels kan tilvejebringe de fornødne frekvenser og effekter. Et foretrukket vibratorelement er den piezoelektriske elementtype, hvis hovedkomponent er en kvartskrystal eller et andet piezoelektrisk materiale, såsom .bariumtitanat eller bly-zirkon-titanat. Dette materiale er indlagt eller indspændt mellem forskellige materialelag, der kan indeholde de nødvendige elektriske tilledninger. Sådanne vibratorelementer er særligt velegnede i forbindelse med værktøjet ifølge opfindelsen, da de kan udføres som små enheder, der kan fastgøres direkte på indkapslingens indervæg, f.eks. ved limning.

Fig. 1 og 2 illustrerer en foretrukket udførelsesform for vibratorværktøjet ifølge opfindelsen. Flere piezoelektriske vibratorelementer er vist skematisk med et piezoelektrisk materiale 1 indsat eller indspændt mellem to endeblokke 2, der udgør elementernes svingende komponenter. Et sådan i hovedsagen stangformet vibratorelement 3 er indsat og fastgjort forløbende diametralt gennem indkapslingens indre. Elementets endepartier er formgivet efter indervæggens kontur 150679 5 limning.

Flere andre sådanne vibratorelementer, såsom elementerne 4 og 5, kan også indsættes på lignende måde, og i så fald er det hensigtsmæssigt, at elementerne er forsat en vis vinkel i forhold til hverandre, som illustreret i fig. 2. Hvert diametralt forløbende vibratorelement kan desuden være opbygget af flere vibrator enheder, som virker langs samme svingningsakse, og desuden kan der indsættes udfyldningsstykker efter behov. -

Med denne konstruktion opnås en effektiv overføring af vibratorelementets svingninger til indkapslingens væg 6, og endvidere kan der opnås en forholdsvis ensartet effektudsendelse i en væske på indkapslingens yderside i retninger vinkelret på indkapslingens centrale akse.

I fig. 3 vises en alternativ mulighed for vibratorelementernes montering i indkapslingens indre. Flere vibrator enheder ligger i samme plan og er forbundet mellem på den ene side indkapslingens indervæg og på den anden side et centerstykke 7, hvis form afhænger af det benyttede antal vibrator enheder . For at opnå den samme effektive svingningsoverførsel fra vibrator til indkapsling som i udførelsesformen ifølge fig. 1 og 2 er vibrator enhederne arrangeret i par af endestillede enheder , som virker langs samme svingningsakse. Med denne konstruktion kan der altså arrangeres flere stangformede vibratorelementer, som virker i samme plan, og i en langstrakt indkapsling kan der indsættes flere sådanne vibratorelementsæt i forskellige niveauer langs indkapslingens akse.

Det samme arrangement er imidlertid også velegnet til brug i forbindelse med kugleformede indkapslinger. I fig. 3 kunne centerstykket 7 således være terningformet, og et yderligere vibrator-elementpar kunne i så fald arrangeres stående vinkelret på tegningens plan, hvorved der opnås en konfiguration,som kan omsluttes af en kugleskal. Antallet af vibratorelementpar kan naturligvis varieres, idet dette blot kræver en passende formgivning af centerstykket.

Figur 4 illustrerer yderligere vibratorenheder 9, som er monteret frithængende med kun den ene ende fastgjort til indkapslingen, der er vist i tværsnit, og som kan være cylindrisk eller kugleformet. Sådanne yderligere enheder 9 kan benyttes i forbindelse med så at sige enhver udformning af indkapslingen eller huset til supplering af de stanglignende elementer. Et eller flere sådanne yderligere eller supple rende enheder 9 kunne eksempelvis monteres på bundvæggen i den i figur 1 illustrerede indkapsling 6.

6 150679

Under henvisning til figur 5 følger herefter en forklaring af den tekniske effekt, som opnås med apparatet ifølge opfindelsen. Skitsen i figur 5 viser et snit gennem indkapslingen samt et af de stangformede vibratorelementer. Skitsen kan illustrere både et snit gennem en cylindrisk indkapsling og et snit gennem en kugleformet indkapsling. Som antydet på skitsen arbejder vibratorelementet imellem to yderstillinger, der ligger på hver sin side af den fuldt optrukne neutralstilling. Som følge af vibratorelementets specielle indretning og anbringelse i indkapslingen, bliver indkapslingens væg medført af vibratorelementet, og derved deformeret og sat i svingninger imellem de to yderstillinger, der er vist punkteret, hhv. stiplet.

Figur 5 viser tydeligt, at langt størstedelen (B) af indkapslingens omkreds er "aktiv" og udfører udsving eller svingninger, som er særdeles effektive med hensyn til afgivelse af effekt til en udvendigt omgivende væske. Tilsvarende ses, at der kun findes meget små "passive" omkredspartier (A).

Ved afgivelse af effekt til en omgivende væske optræder der en overgrænse for vægudsvingets størrelse, idet en overskridelse af denne grænse kun bevirker, at væsken ikke længere kan "følge med" væggen, og resultatet bliver kun kavitationer i væsken, hvilket vil sige effekttab.

For en given totaleffekt, som afgives af vibratorelementet, er det derfor vigtigt, at denne totaleffekt kan fordeles så jævnt som muligt over den svingende vægs areal på en sådan måde, at der ikke opstår kavitationer i væsken på grund af for store lokale vægudsving. Samtidigt er det vigtigt, at en så stor del af vægarealet som muligt arbejder med udsving, der ligger så tæt som muligt under overgrænsen, idet et givet apparat dermed kan afgive den størst mulige totaleffekt til den omgivende væske.

I forbindelse med apparatet af den aktuelle type er det endvidere vigtigt, at der opnås en ikke-retningsbestemt effektafgivelse, således at apparatet er en såkaldt rundstråler og ikke skal drejes eller vendes under brugen. Igen vil dette sige, at den af vibratorelementet afgivne effekt skal fordeles så jævnt som muligt over indkapslingens vægareal.

Af figur 5 ser man tydeligt, hvorledes apparatet ifølge opfindelsen effektivt kan opfylde disse kriterier. Man vil således se, at fire store aktive områder (B) i meget høj grad giver en jævn effektfordeling over omkredsen, og desuden kan en meget stor del (C) af områderne (B) arbejde umiddelbart under overgrænsen for udsvingenes størrelse.

Med enkle midler tilvejebringer opfindelsen altså en effektiv rundstråler, som kan afgive stor effekt til omgivende væske uden tab i form af lokale kavitationer i væsken ved grænsefladen mellem indkapsling og væske.

Virkningerne kan imidlertid forbedres yderligere, idet de fire små passive områder (A) kan formindskes væsentligt eller endog fjernes helt ved at arrangere ekstra vibratorelementer, der er anbraet oe arbelder under en Dassende 7 150679"" I samtlige hidtil beskrevne udførelsesformer kan vibratorelementernes tilkobling til indkapslingens indervæg udføres gennem særskilte tilpasnings- eller overgangsstykker 8. På denne måde kan i handelen værende vibratorelementer benyttes, uden at det er nødvendigt, at disses normalt plane endeflader bearbejdes for at opnå en formmæssig tilpasning efter indkapslingens indervæg. Hele den for den formmæssige tilpasning fornødne bearbejdning kan således foretages på overgangsstykkerne, som derefter kan f.eks. limes på vibratorelementernes plane endeflader.

Vibratorværktøjet ifølge opfindelsen indeholder naturligvis ikke viste forbindelsesledninger til tilførsel af elektrisk energi til de respektive indgående vibratorelementer. Desuden kan der være indrettet udstyr til regulering af forskellige parametre, såsom frekvensen.

Som allerede nævnt kan der i værktøjet ifølge opfindelsen benyttes enhver praktisk anvendelig type højfrekvent vibratorelement.

Et vigtigt træk synes imidlertid at være, at de benyttede elementer er forbundet til indkapslingens indervæg på den ovenfor omtalte måde, altså ved en tilpasning af elementets form efter indervæggens kontur og ved en fastgørelse, eksempelvis ved limning, langs hele kontaktfladen med indkapslingens indervæg. En sådan forbindelse eller tilkobling kan hensigtsmæssigt udføres ved hjælp af særskilte overgangsstykker svarende til de ovenfor omtalte overgangsstykker 8, også i forbindelse med de ekstra eller supplerende vibratorelementer 9, som antydet i figur 4.

Selv om værktøjet'ifølge opfindelsen primært er tænkt anvendt til rengøring af WC-kummer og lignende, kan det samme princip naturligvis benyttes i forbindelse med rensning af en lang række andre væskebeholdere, såsom varmevekslerbeholdere, hvor der er mulighed for at nedsænke eller indføre værktøjet i væsken i væskebeholderens indre. Især i forbindelse med rensninger af sådanne andre beholdere med en måske lidt speciel udformning eller som indeholder yderligere komponenter, såsom varmevekslerrør, kan det blive aktuelt, at værktøjet ifølge opfindelsen formgives mere specielt for at opnå mulighed for at indføre værktøjet og for at opnå en effektiv og ensartet effektudsendelse gennem beholdervæsken til de forskellige belagte flader i beholderens indre.

Desuden kan antallet af vibratorelementer samt disses fordeling og anbringelse i det indre af indkapslingen være forskellig, alt

Claims (6)

1. Apparat til fjernelse af materialebelægninger i det indre af en beholder, såsom en wc-kumme eller en varmevekslerbeholder, og omfattende en for hel eller delvis neddypning i væske i beholderen indrettet indkapsling (6) indeholdende flere vibratorelementer (3, 4, 5) i hovedsagen af form som stanglignende elementer, der forløber gennem indkapslingens indre, KENDETEGNET ved, AT hver af de stangformede vibratorelementer er indspændt mellem i hovedsagen diametralt over for hinanden liggende partier af indkapslingens indervæg, idet de modstående endeflader af hvert vibratorelement er formmæssigt tilpasset efter indervægspartiernes kontur og er fastgjort hertil på en sådan måde, at begge de over for hinanden liggende vægpartier sættes i højfrekvente svingninger.

2. Apparat ifølge krav 1, hvor indkapslingen er en cylinderskal med i det mindste én tillukket endeflade, KENDETEGNET ved, AT de stanglignende vibratorelementer er arrangeret i forskellige aksiale positioner langs cylinderskallens akse og er forsat en vis vinkel i forhold til hinanden omkring aksen.

3. Apparat ifølge krav 1, hvor indkapslingen er en kugleskal, KENDETEGNET ved, AT de stanglignende vibratorelementer er arrangeret forløbende gennem skallens centralpunkt.

4. Apparat ifølge krav 1, 2 eller 3, KENDETEGNET ved, AT de stanglignende vibratorelementer er sammensat af to eller flere vibratorenheder virkende langs samme svingningsakse.

5. Apparat ifølge et eller flere af kravene 1-4 KENDETEGNET ved, AT de stanglignende vibratorelementer er suppleret med yderligere vibratorelementer (9) forbundet med eller monteret på indkapslingens indervæg.

6. Apparat ifølge et eller flere af kravene 1-5, KENDETEGNET ved, AT vibratorelementerne er forbundet med indkapslingens indervæg gennem separate og mellemliggende tilpasnings- eller overgangsstykker (8) liggende stift fastgjort mellem det tilhørende vibratorelement og indervæggen.